最新版畢業(yè)設(shè)計(論文)-旋轉(zhuǎn)鉆夾具工作臺

1、 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）本科畢業(yè)設(shè)計題 目 減速器殼體旋轉(zhuǎn)鉆夾具設(shè)計 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 學(xué) 號 年級 2011級 指導(dǎo)教師 職稱 2015 年 5 月 14 日減速器殼體旋轉(zhuǎn)鉆夾具設(shè)計專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 摘要：旋轉(zhuǎn)鉆夾具回轉(zhuǎn)工作臺是機(jī)械加工中專用的機(jī)床附件，用于鏜床，銑床，鉆床等需要多面轉(zhuǎn)位加工的工件。傳統(tǒng)分度回轉(zhuǎn)工作臺操作不便，而且分度只限于單面規(guī)定的角度,難以滿足一些多面轉(zhuǎn)位分度工件的加工要求。本課題利用單片機(jī)控制技術(shù)、步進(jìn)電動機(jī)控制技術(shù)對分度回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行了數(shù)控化改造，設(shè)計了一種自動分度旋轉(zhuǎn)鉆夾具

2、回轉(zhuǎn)工作臺，并實現(xiàn)多面轉(zhuǎn)位控制。它一方面以單片機(jī)為控制核心，通過控制脈沖分配器向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送脈沖, 驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)帶動蝸輪蝸桿實現(xiàn)對工件的回轉(zhuǎn)分度，一方面通過換向閥控制氣缸進(jìn)行多面轉(zhuǎn)位分度。相對于傳統(tǒng)機(jī)械分度頭，操作方便，分度精度高，加工效率大大提高。關(guān)鍵詞：自動分度回轉(zhuǎn)工作臺；齒輪傳動；蝸桿傳動；單片機(jī)控制The Design of ReducerShell Rotary DrillingFixtureSpecialty：Machine Design & Manufacturing Student Number：201110111537and their AutomationStudent：

3、 Wangjian Supervisor： Zhu DaqingAbstract：Rotary drillingfixture rotary table is commonly used in machining machine tool accessories, for boring, milling, drilling, etc. need more processing of the workpiece surface translocation. Traditional indexing rotary table to maneuver, but only some of the pr

4、ovisions of sub-degree angle, it is difficult to meet some special requirements indexing workpieces. Control technology for the use of this topic, stepper motor control technology to sub-degree rotary table for the NC transformation, design of an automatic indexing rotary table. It MCU to control th

5、e core, by controlling the pulse distributor to send pulses to the stepper motor, stepper motor drives the worm gear drive to achieve sub-degree rotation of the workpiece, as opposed to traditional mechanical dividing head, easy operation, high precision indexing, The processing efficiency is greatl

6、y improved.Key words：Auto-Indexing Rotary Table; Gear Transmission; Worm drive; SCM control目 錄緒論11 工作臺方案設(shè)計31.1 回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)方案設(shè)計31.1.1 回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)原理及總體框圖31.1.2 回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)傳動系統(tǒng)方案31.1.3 回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)控制系統(tǒng)方案41.2 夾具體系統(tǒng)方案設(shè)計51.2.1 夾具體系統(tǒng)原理及總體框圖51.2.2 夾具體系統(tǒng)傳動系統(tǒng)方案51.2.3 夾具體系統(tǒng)控制系統(tǒng)方案62 工作臺傳動系統(tǒng)設(shè)計82.1 工作臺設(shè)計82.1.1 回轉(zhuǎn)體設(shè)計82.1.2 夾具體設(shè)計92.2 傳動比及參

7、數(shù)確定92.2.1 傳動比設(shè)定92.2.2 步進(jìn)電機(jī)最大回轉(zhuǎn)速度及頻率102.2.3 步進(jìn)電機(jī)分度精度102.3 步進(jìn)電機(jī)選擇102.3.1 步進(jìn)電機(jī)啟動力矩計算112.3.2 步進(jìn)電機(jī)最大轉(zhuǎn)速122.3.3 步進(jìn)電機(jī)最大頻率122.3.4 步進(jìn)電機(jī)型號122.4 氣缸選擇122.4.1 氣缸輸出力計算132.4.2 氣缸行程132.4.3 氣缸活塞速度142.4.4 氣缸型號142.5 齒輪傳動設(shè)計142.5.1 齒輪的材料及類型142.5.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計尺寸142.5.3 確定齒輪的主要參數(shù)與主要尺寸152.5.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度162.6 蝸桿傳動設(shè)計172.6.1 蝸

8、桿傳動類型182.6.2 蝸輪蝸桿的材料182.6.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計182.6.4 蝸輪蝸桿主要參數(shù)與幾何尺寸192.6.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度202.7 軸的設(shè)計212.7.1 軸1的設(shè)計212.7.3 軸2的設(shè)計222.7.3 主軸的設(shè)計222.7.4 蝸桿軸的設(shè)計222.8 鍵的選擇232.8.1 鍵聯(lián)接類型232.8.2 鍵連接的尺寸232.9 軸承的選擇242.9.1 軸承的類型242.9.2 軸承的尺寸242.9.3 滾動軸承的密封裝置253 工作臺控制系統(tǒng)設(shè)計263.1 控制系統(tǒng)元器件選擇263.1.1 單片機(jī)選擇263.1.2 I/O接口芯片選擇273.1.3 存儲

9、器選擇283.1.4 譯碼器選擇293.1.5 地址鎖存器選擇303.2 控制系統(tǒng)電路設(shè)計313.2.1 主控電路設(shè)計313.2.2 I/O接口電路設(shè)計31結(jié)論33附錄34參考文獻(xiàn)42致謝43II 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）緒 論中國數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不是很樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動力密集型的產(chǎn)品；技術(shù)密集型的產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)的國家；生產(chǎn)要素決定性作用正在被削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗較大、產(chǎn)出率較低、環(huán)境污染較嚴(yán)重、對自然資源的破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模又偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力的薄弱、管理水平較落后等。 從什么角度分析中國數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r？以

10、什么方式評價中國數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)的發(fā)展程度？中國數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)的發(fā)展定位和前景是什么？中國數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)發(fā)展與當(dāng)前經(jīng)濟(jì)熱點問題關(guān)聯(lián)度如何諸如此類，都是數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須面對和解決的問題中國數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)發(fā)展已到了岔口；中國數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)急需選擇發(fā)展方向。 中國數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告闡述了世界數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程，分析了中國數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和差距，開創(chuàng)性的提出了“新型數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)” 及替代品產(chǎn)業(yè)的概念，在這基礎(chǔ)上，從四個方面即“以人為本”、“創(chuàng)新科技”、“友好環(huán)境”和“面向未來”準(zhǔn)確地限定

11、了“新型數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)” 及替代性產(chǎn)品的內(nèi)涵。根據(jù)“新型數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)” 及替代產(chǎn)品的評價體系和量化指標(biāo)體系，從全新的角度對中國數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了推演和精準(zhǔn)預(yù)測，在此基礎(chǔ)上，對中國的行政區(qū)劃和四大都市圈的數(shù)控分度回轉(zhuǎn)工作臺產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了全面的研究。60 年代以來，跨國公司推動的產(chǎn)業(yè)全球化發(fā)展使得國際分工和國際貿(mào)易格局發(fā)生了改變，加工貿(mào)易成為全球化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的本質(zhì)要求。在全球化背景下，對于發(fā)展中國家而言，產(chǎn)業(yè)升級成為在全球化產(chǎn)業(yè)鏈條中由勞動密集環(huán)節(jié)向資本和技術(shù)密集環(huán)節(jié)逐步提升的過程。由跨國公司推動的加工貿(mào)易的發(fā)展，為發(fā)展中國家切入全球高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈條，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級提供

12、了便捷路徑。其中分度回轉(zhuǎn)工作臺的運(yùn)用得到了廣泛推廣，各種新型工作臺不斷被引進(jìn)，同時我國也自主研制和開發(fā)了一批適用、高效性的分度回轉(zhuǎn)工作臺。本次設(shè)計的意義是設(shè)計出一套結(jié)構(gòu)簡單、實用性強(qiáng)、精度系數(shù)比較高的自動分度回轉(zhuǎn)工作臺，并能滿足生產(chǎn)和加工的需要。分度回轉(zhuǎn)工作臺作為數(shù)控機(jī)床中的一個非常大的部分，研究其設(shè)計、制造過程是非常有實際的工程應(yīng)用價值。數(shù)控工作臺的應(yīng)用非常多，而數(shù)控工作臺像自動分度回轉(zhuǎn)工作臺的研究必然有著其實際的意義。本次設(shè)計主要內(nèi)容包括：1. 旋轉(zhuǎn)鉆夾具工作臺總體方案設(shè)計；2. 旋轉(zhuǎn)鉆夾具工作臺傳動系統(tǒng)設(shè)計；3. 旋轉(zhuǎn)鉆夾具工作臺控制系統(tǒng)設(shè)計；4. 總裝加工動畫模擬。1 工作臺方案設(shè)計1

13、.1 回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)方案設(shè)計旋轉(zhuǎn)鉆夾具回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)部分主要實現(xiàn)精確分度，保證加工質(zhì)量，所以對這部分的設(shè)計是本次設(shè)計的核心，下面來介紹一下這部分主要內(nèi)容。1.1.1 回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)原理及總體框圖回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)工作原理是采用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)帶動回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)回轉(zhuǎn)，通過鍵盤和顯示屏幕發(fā)送指令給單片機(jī)，控制脈沖分配器向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送脈沖，步進(jìn)電機(jī)直接帶小齒輪，經(jīng)過蝸輪蝸桿運(yùn)動傳動后，將回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)分度到設(shè)定好的角度。自動回轉(zhuǎn)分度主要由兩部分組成，回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)傳動系統(tǒng)部分和控制系統(tǒng)部分。傳動系統(tǒng)部分主要由步進(jìn)電機(jī)、齒輪副傳動和蝸桿傳動組成；回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)控制系統(tǒng)部分主要由單片機(jī)、鍵盤顯示屏、I/O接口芯片和驅(qū)動器組成?；剞D(zhuǎn)體系統(tǒng)

14、總體框圖見圖1-1。圖1-1 回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)總體框圖1.1.2 回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)傳動系統(tǒng)方案分度回轉(zhuǎn)工作臺主要用于數(shù)控鉆床、鏜床和銑床，其外形和通用工作臺幾乎一樣，但它的驅(qū)動是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動方式。它可以與其他伺服進(jìn)給軸聯(lián)動。整個傳動系統(tǒng)由，步進(jìn)電機(jī)、軸、齒輪副、蝸輪蝸桿和工作臺組成。圖1-2為自動分度回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)。它的回轉(zhuǎn)、分度轉(zhuǎn)位和定位鎖緊都是由給定的指令進(jìn)行控制的。工作臺的運(yùn)動是由伺服電動機(jī)，經(jīng)齒輪減速后由蝸輪蝸桿帶動回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)回轉(zhuǎn)分度。圖1-2自動分度回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)圖1）回轉(zhuǎn)體；2）工作臺箱體；3）齒輪；4）工作臺底座；5）蝸輪；6）步進(jìn)電機(jī)；7）圓錐滾子軸承；8）蝸桿。工作臺回轉(zhuǎn)分度工作時候，由控制系

15、統(tǒng)發(fā)送指令給步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動齒輪副轉(zhuǎn)動，再帶動蝸輪軸回轉(zhuǎn)，并由蝸輪帶動工作臺回轉(zhuǎn)分度；工作臺停止時，通過蝸輪蝸桿的自鎖和步進(jìn)電機(jī)的自鎖保證工作臺的自鎖。1.1.3 回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)控制系統(tǒng)方案回轉(zhuǎn)體系統(tǒng)控制系統(tǒng)電路由單片機(jī)主控電路、I/O擴(kuò)展電路、步進(jìn)電機(jī)接口電路和鍵盤顯示電路組成?；剞D(zhuǎn)體系統(tǒng)控制系統(tǒng)元件主要單片機(jī)，外部RAM、ROM、I/O接口、光電隔離、功率放大、鍵盤、顯示屏和驅(qū)動器等組成。由鍵盤輸入?yún)?shù)，通過I/O接口芯片到進(jìn)行單片機(jī)處理，然后一面通過I/O芯片輸出到顯示屏，另一面輸出通過光電隔離與功率放大到驅(qū)動器，再由驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)?？刂葡到y(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1-3。圖 1-3 控制系統(tǒng)

16、硬件結(jié)構(gòu)圖1.2 夾具體系統(tǒng)方案設(shè)計1.2.1 夾具體系統(tǒng)原理及總體框圖夾具體系統(tǒng)工作原理是采用一面兩銷，手動控制偏心輪帶動壓板夾緊零件定位部位。由于要加工成90的兩個方向上的端面孔位，所以采用換向閥控制雙作用氣缸進(jìn)行前進(jìn)和后退的狀態(tài)，采用手動分度擺桿帶動分度銷控制90分度盤的準(zhǔn)確定位和鎖緊。夾具體系統(tǒng)主要由兩部分組成，夾具體系統(tǒng)傳動系統(tǒng)部分和控制系統(tǒng)部分。傳動系統(tǒng)部分主要由齒輪齒條副、分度銷和分度盤組成；夾具體系統(tǒng)控制系統(tǒng)部分主要由換向閥、進(jìn)氣管、出氣管和控制回路組成。夾具體系統(tǒng)總體框圖見圖1-4。圖1-4 夾具體系統(tǒng)總體框圖1.2.2 夾具體系統(tǒng)傳動系統(tǒng)方案夾具體的使用可以說是相當(dāng)廣泛，而

17、采用合適的傳動和控制系統(tǒng)可以使夾具體的效率和使用率增加，生產(chǎn)成本降低。整個傳動系統(tǒng)由氣缸、分度銷、分度盤、齒輪齒條副、手動擺桿和卡盤組成。圖1-5為手控半自動夾具體系統(tǒng)。它的回轉(zhuǎn)由氣缸帶動齒輪齒條副控制，分度轉(zhuǎn)位和定位鎖緊則是由分度銷和分度盤進(jìn)行手動控制的。圖1-5 夾具體傳動系統(tǒng)圖1）卡盤1；2）分度盤；3）分度銷；4）手動擺桿；5）換向閥；6）分度齒輪；7）卡盤2；8）齒條；9）氣缸。本夾具體系統(tǒng)在工作時，需先通過手動擺桿將分度銷拔出來，再利用換向閥控制氣缸前進(jìn)和后退實現(xiàn)夾具體兩個方向的轉(zhuǎn)位控制，轉(zhuǎn)位過程手動擺桿處于自由狀態(tài)，便于轉(zhuǎn)位后的分度定位和鎖緊。1.2.3 夾具體系統(tǒng)控制系統(tǒng)方案夾

18、具體系統(tǒng)控制系統(tǒng)回路由二位五通換向閥、進(jìn)氣口、出氣口、氣缸和控制電路組成。通過按下按鈕開關(guān)，使氣缸的活塞桿向前推進(jìn)，并帶動齒輪齒條副實現(xiàn)90轉(zhuǎn)位，松開按鈕開關(guān)，氣缸活塞桿回到氣缸末端，使夾具體回到初始位置?？刂葡到y(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1-6。圖 1-6 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖2 工作臺傳動系統(tǒng)設(shè)計2.1 工作臺設(shè)計工作臺的設(shè)計主要包括下箱體和夾具體的設(shè)計，在保證加工需要的前提下，盡量設(shè)計出結(jié)構(gòu)緊湊的零部件是本次設(shè)計的宗旨。2.1.1 箱體設(shè)計自動分度回轉(zhuǎn)工作臺箱體起著支承并含有各種傳動的零件，像齒輪、軸承、軸等，使它們能能保持正常得運(yùn)動精度及運(yùn)動關(guān)系。箱體又可以存儲潤滑劑，能實現(xiàn)各種類運(yùn)動零部件的潤滑。安

19、全保護(hù)與密封作用，并使箱體內(nèi)部的零件不會受外界的環(huán)境影響，又保護(hù)了機(jī)器操作者他們的人生安全，并含有一定得隔熱、隔振和隔音的作用。使機(jī)器的各部分又分別由獨立的箱體組成，各組成單元，便于加工、裝配、修理和調(diào)整。改善機(jī)器造型，協(xié)調(diào)機(jī)器的各部分比例，使整機(jī)造型美觀。自動分度回轉(zhuǎn)工作臺主要用于鏜床，銑床，鉆床等需要多面轉(zhuǎn)位加工的工件，是機(jī)械加工中常用的機(jī)床附件，因此尺寸不易過大，要能配合機(jī)床的使用?？紤]箱體內(nèi)零件的布置及與機(jī)床上的工件關(guān)系，設(shè)計尺寸如圖2-1示：圖2-1 工作臺箱體尺寸圖2.1.2 夾具體設(shè)計手控半自動夾具體主要由夾具體主體、夾緊元件、定位元件、傳動元件和控制元件組成。為了便與加工、裝配

20、、調(diào)整和修理，各元件獨立生產(chǎn)加工。由于需要多面加工，在保證夾具體工作精度的同時，還要具有可旋轉(zhuǎn)性，為了配合箱體和回轉(zhuǎn)體的安裝，夾具體尺寸在保證容得下零件的同時，不宜過大。綜合考慮，設(shè)計尺寸如圖2-2所示：圖2-2 夾具體尺寸圖2.2 傳動比及參數(shù)確定2.2.1 傳動比設(shè)定系統(tǒng)要實現(xiàn)的參數(shù)：工作臺回轉(zhuǎn)速度最大為60度/秒，工作臺分度精度為0.2度?？倐鲃颖葹楦骷墏鲃颖取⒌某朔e，即為了保證工作臺分度精度，傳動比需要很大，同時為了保證結(jié)構(gòu)尺寸，將蝸桿傳動比設(shè)定在70，齒輪傳動比設(shè)定為1，即傳動系統(tǒng)的總傳動比為70。2.2.2 最大回轉(zhuǎn)速度工作臺最大回轉(zhuǎn)速度為60度/秒，所以：根據(jù)系統(tǒng)總傳動比為70，

21、可得：2.2.3 分度精度工作臺的分度精度保證主要靠步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)的總傳動比來確定，工作臺分度精度為0.2度，既蝸輪最小的轉(zhuǎn)動單位為0.2度，系統(tǒng)的總傳動比為70，即可得步進(jìn)電機(jī)最小分度精度為14度，即步進(jìn)電機(jī)每次回轉(zhuǎn)的度數(shù)為14度的倍數(shù)。2.3 步進(jìn)電機(jī)選擇如圖2-3所示，選擇步進(jìn)電機(jī)的時候，首先保證步進(jìn)電機(jī)得輸出功率應(yīng)該大于負(fù)載所需得功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)的時候，首先要計算它的機(jī)械系統(tǒng)得負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能夠滿足機(jī)械負(fù)載并會有一定的余量能保證其運(yùn)行的可靠。并在實際工作的過程中，在各種頻率下的負(fù)載力矩滿足在矩頻特性曲線得范圍內(nèi)。應(yīng)使其步距角及機(jī)械系統(tǒng)相匹配，這樣可以得到工作臺

22、所需的脈沖當(dāng)量。圖2-3 步進(jìn)電機(jī)示意圖2.3.1 步進(jìn)電機(jī) 啟動力矩計算 步進(jìn)電機(jī)選用兩相混合式步進(jìn)電動機(jī)，初步選擇步進(jìn)電機(jī)得步距角=1.8。設(shè)步進(jìn)電機(jī)等效的負(fù)載的力矩為T，負(fù)載力則為P，依據(jù)能量的守恒原理知，負(fù)載力所做的功與電機(jī)所做的功有如式（2-1）關(guān)系： （2-1）式中 電機(jī)的轉(zhuǎn)角； S 轉(zhuǎn)動部件相應(yīng)的位移； 機(jī)械傳動的效率。 若取=b，則S=b，且P= Pz +（G+ W2），所以 （2-2）式中 G轉(zhuǎn)動部件的負(fù)載，N； W轉(zhuǎn)動部件的重量，N；Pz與中立方向一致性的作用在轉(zhuǎn)動部件上的負(fù)載力，N； 摩擦系數(shù)； b步進(jìn)電機(jī)步距角，rad； T電機(jī)軸負(fù)載力矩，Ncm。 取=0.03，=0.

23、96，Pz=1000N。經(jīng)測得：可求得不考慮啟動時運(yùn)動部件的慣性影響，啟動力矩為 Tm=T/（0.30.5）=14Nm（取安全系數(shù)0.5）步進(jìn)電機(jī)為兩相混合式的電機(jī)2.3.2 步進(jìn)電機(jī)最大轉(zhuǎn)速根據(jù)工作臺最大轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)總傳動比i=70，可得所以，步進(jìn)電機(jī)的選擇的最大轉(zhuǎn)速2.3.3 步進(jìn)電機(jī)最大頻率根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的選擇的步距角；步進(jìn)電機(jī)最大轉(zhuǎn)速，可得所以步進(jìn)電機(jī)要選擇的最高頻率2.3.4 步進(jìn)電機(jī) 型號根據(jù)上述計算，選擇的步進(jìn)電機(jī)得型號參數(shù)如表2-1所示。表2-1步進(jìn)電機(jī)參數(shù)型號主要技術(shù)參數(shù)外形尺寸/mm重量/(Kg)步距角/()保持轉(zhuǎn)矩/ Nm相數(shù)電壓/V電流/A外徑長度軸徑110BYG250D-

24、06021.81823.1261102341610.42.4 氣缸選擇如圖2-4所示，選擇氣缸時，首先要保證氣缸的理論得輸出力大于負(fù)載所需的力。而在選用氣缸輸出力時，首先要計算夾具體系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，氣缸的輸出力能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。初步選擇IQG系列雙作用的氣缸。圖2-4 氣缸示意圖2.4.1 氣缸輸出力計算設(shè)氣缸的輸出力為F，氣缸產(chǎn)生的力矩為T，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為M，為了保證運(yùn)行可靠，則有TM。其受力分析簡圖如圖2-5所示： 圖2-5 夾具體受力簡圖根據(jù)已設(shè)計的夾具體尺寸和材料，可通過三維分析軟件測得所需負(fù)載轉(zhuǎn)矩M=898Nm。因為分度齒輪的分度圓直徑為180mm,由TM，得：

25、F2MD=289818010-3=9978N查表得，滿足條件的氣缸缸徑為200mm，理論輸出力為12566N。2.4.2 氣缸行程由于分度齒輪的分度圓直徑為180mm，轉(zhuǎn)位角度為90，故轉(zhuǎn)位行程：L=290=141.37mm氣缸行程應(yīng)大于轉(zhuǎn)位行程，取氣缸行程為143mm。2.4.3 氣缸活塞速度確定了氣缸的缸徑，可查得氣缸的活塞速度為50-500mm/s，由于氣缸的行程為143mm，轉(zhuǎn)位期間是手動控制分度鎖緊，為了安全生產(chǎn)，氣缸的活塞速度不宜過大，但又為了提高加工效率，綜合選擇氣缸活塞速度為70mm/s。2.4.4 氣缸型號根據(jù)上述計算，選擇的氣缸型號參數(shù)如表2-2所示。表2-2氣缸參數(shù)型號主

26、要技術(shù)參數(shù)外形尺寸/mm推力/N拉力/ N行程/mm速度/(mm/s)缸徑長度軸徑重量/(Kg)IQG-200B143-MS11256611781143702002303610.52.5 齒輪傳動設(shè)計本次設(shè)計的齒輪主要是用于傳遞運(yùn)動，對齒輪強(qiáng)度要求不高，滿足基本要求即可。2.5.1 齒輪的材料及類型根據(jù)整體傳動的要求，傳動效率不大、速度中等和使用壽命長，小齒輪需要在封閉條件下工作，因此設(shè)計為閉式齒輪傳動，分度齒露天條件下工作，設(shè)計成開式齒輪傳動，并都采用圓柱直齒輪傳動的形式。考慮到齒輪傳動效率不大，速度只是中等，故齒輪用45號鋼；為達(dá)到更高的效率和更好的耐磨性，進(jìn)行整體淬火后再低溫回火，使齒輪

27、面硬度達(dá)到45-55HRC。2.5.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計尺寸先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計公式如式（2-3）。 （2-3）式中 d1小齒輪直徑； K 載荷系數(shù)； T1小齒輪轉(zhuǎn)矩； H許用接觸應(yīng)力；d齒寬系數(shù)； ZE彈性系數(shù)；ZH節(jié)點區(qū)域系數(shù)；Z重合度系數(shù)。取小齒輪轉(zhuǎn)矩 ；因載荷平穩(wěn)，取載荷系數(shù) ；齒寬系數(shù) ；齒數(shù)比 ；許用接觸壓力 ；查圖表得試驗齒輪的接觸疲勞極限；接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)；接觸疲勞強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)；彈性系數(shù) 查表得；節(jié)點區(qū)域系數(shù) 查表得；重合度系數(shù) ；將以上參數(shù)代入公式2.5.3 確定齒輪的主要參數(shù)與主要尺寸齒數(shù) 取，則。模

28、數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值。中心距 其他主要尺寸分度圓直徑：齒頂圓直徑：齒寬：取齒寬系數(shù)， 以相同的方法設(shè)計計算出分度齒輪的主要參數(shù)如下：齒數(shù): 。模數(shù): 。分度圓直徑：中心距: 齒頂圓直徑：齒寬：2.5.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒根彎曲的疲勞強(qiáng)度校核公式如式(2-4)所示。 (2-4)式中 載荷系數(shù)；小齒輪轉(zhuǎn)矩；齒輪齒寬；齒形系數(shù)；應(yīng)力的修正系數(shù)；重合度的系數(shù)。?。狠d荷系數(shù) ； 小齒輪轉(zhuǎn)矩；齒輪齒寬 重合度的系數(shù)齒形系數(shù)應(yīng)力的修正系數(shù)所以許用彎曲的應(yīng)力計算公式如式（2-5）所示。 （2-5）式中 Flim齒輪齒根的彎曲疲勞極限；SFmin彎曲疲勞強(qiáng)度最小的安全極限； YN彎曲疲勞強(qiáng)度的計算壽命系數(shù) YX尺

29、寸系數(shù)。取：齒輪齒根的彎曲疲勞極限Flim =150MPa 彎曲疲勞強(qiáng)度最小的安全極限SFmin=1.4彎曲疲勞強(qiáng)度的計算壽命系數(shù)YN=1尺寸系數(shù)YX=0.8所以根據(jù)計算，F(xiàn)F所以齒輪齒根彎曲強(qiáng)度足夠。同理證明分度齒輪的強(qiáng)度符合要求。2.6 蝸桿傳動設(shè)計蝸桿傳動特點：結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大?？梢缘玫胶艽蟮膫鲃颖龋话闱闆r在動力的傳動中，取傳動比I=10-80，在分度的機(jī)構(gòu)中，I可達(dá)1000。這樣大的一個傳動比中如用 齒輪的傳動，就需要采取相應(yīng)多級的傳動才行。蝸桿傳動的結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕、體積小、傳動平穩(wěn)、無噪音、具有自鎖性。2.6.1 蝸桿傳動類型根據(jù)本次傳動場合用于機(jī)床上的工作臺，整體傳動要求傳動

30、精度高，所以蝸桿采用漸開線蝸桿；根據(jù)整體傳動比需要設(shè)計比較大，蝸輪蝸桿的傳動比也需比較大，而且工作臺的在工作中需要有自鎖功能，蝸桿采用單頭蝸桿；為了工作臺在工作中需要受力平衡與工作平穩(wěn)，蝸桿的旋向采用右旋。2.6.2 蝸輪蝸桿的材料考慮到蝸桿傳動效率不大，速度只是中等，故蝸桿用45號鋼；為達(dá)到更高的效率和更好的耐磨性，要求蝸桿螺旋齒面淬火，硬度為45-55HRC。蝸輪采用鑄錫青銅ZCuSn10Zn2。2.6.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動中心距公式如式（2-6）： （2-6）式中 T2蝸輪轉(zhuǎn)矩； k 使用系數(shù)；

31、ZE彈性系數(shù)； Z接觸系數(shù)；H許用應(yīng)力。確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距T2按Z1=1，估取效率=0.9，則確定載荷系數(shù)k因工作的載荷相對較穩(wěn)定，故取載荷的分布不均的系數(shù)K=1；查得使用系數(shù)KA=1.15；由于轉(zhuǎn)速的不高，沖擊不大，可取動載的系數(shù)KV=1.2；則確定彈性的影響系數(shù)ZE根據(jù)蝸桿和鑄錫青銅蝸輪相配，可查得ZE=152確定接觸的系數(shù)Z先假設(shè)一下蝸桿的分度圓的直徑d1和傳動的中心距a的比值d1/a=1：3，從而可算出Z=3.6。確定許用應(yīng)力H根據(jù)蝸輪的材料為ZCuSn10Zn2，砂型鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，從而可查得蝸輪的基本許用應(yīng)力H=260MPA。因為電動刀架中蝸輪蝸桿的傳動為間隙

32、性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為KHN=0.85，則H= KHNH=0.85260=221MPa 計算中心距根據(jù)d1/a=1：3，取蝸輪齒數(shù)Z2=70，m取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，所以中心距。2.6.4 蝸輪蝸桿主要參數(shù)與幾何尺寸傳動比：；蝸輪齒數(shù)：，變位系數(shù)；蝸輪的分度圓的直徑：；蝸輪喉圓直徑：；蝸輪喉母圓直徑；蝸桿直徑系數(shù)；分度圓的直徑，蝸桿頭數(shù)；分度圓導(dǎo)程角，齒形角；蝸桿軸向齒距：；蝸桿的齒頂圓的直徑：；蝸桿軸向齒厚：2.6.5 校核蝸輪輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度蝸輪輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度取決于輪齒模數(shù)的大小，由于輪齒齒形比較復(fù)雜，且在距中間平面的不同平面上的齒厚也不同，都相當(dāng)于具有不同變?yōu)橄禂?shù)的正變位齒。距中間平面

33、愈遠(yuǎn)，齒愈厚，變位系數(shù)也愈大。因此蝸輪輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度難于精確計算，只好進(jìn)行條件性的概略估算。蝸輪輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度條件公式為式（2-7） （2-7）式中 KA齒形系數(shù)；T2蝸輪轉(zhuǎn)矩；b2蝸輪齒寬；d2蝸輪直徑；取齒形系數(shù)KA=1.15；蝸輪轉(zhuǎn)矩T2=441Nm；蝸輪齒寬；所以許用應(yīng)力計算公式如式（2-8）所示。 （2-8）式中 Flim齒根彎曲疲勞極限；SFmin彎曲疲勞強(qiáng)度的最小安全極限。?。簭澢趶?qiáng)度的最小安全極限SFmin=1.4；根據(jù)蝸輪材料鑄錫青銅ZCuSn10Zn2，查得齒根彎曲疲勞極限Flim =165MPa。所以根據(jù)以上結(jié)果得出所以彎曲強(qiáng)度是滿足要求的。2.7 軸的設(shè)計軸是

34、支承轉(zhuǎn)動零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。根據(jù)載荷的大小、方向、性質(zhì)及其分布狀態(tài)，軸上零件的數(shù)量及安裝位置、定位方法、軸的制造工藝和生產(chǎn)規(guī)模等，設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)形式的軸。軸的材料主要采用碳素鋼或合金鋼，也可采用球墨鑄鐵或合金鑄鐵等。軸的工作能力一般取決于強(qiáng)度和剛度，轉(zhuǎn)速高時還取決于振動穩(wěn)定性。一般軸結(jié)構(gòu)設(shè)計原則： 1）節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強(qiáng)度的外形尺寸或者大截面系數(shù)的截面形狀； 2）易于軸上零件的精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸以及調(diào)整； 3）采用各種能減少應(yīng)力集中和提高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的措施； 4）便于加工制造和精度的保證。2.7.1 軸1的設(shè)計根據(jù)軸1的承載情況，主要傳遞扭矩和

35、彎矩，屬于轉(zhuǎn)軸?？紤]到軸的材料的經(jīng)濟(jì)性，一般使用45碳素鋼，碳素鋼對應(yīng)力集中的敏感性較小，而且使用廣泛；為保證其力學(xué)性能，會進(jìn)行調(diào)制或正火處理。本次設(shè)計選用軸1的材料為正火處理的45鋼。根據(jù)夾具體和回轉(zhuǎn)體配合尺寸要求，設(shè)計軸1的主要尺寸如圖2-6所示：圖2-6 軸1尺寸圖2.7.2 軸2的設(shè)計軸2和軸1通過夾具體連接成一個整體，其承載情況和軸1相同，同樣屬于轉(zhuǎn)軸?？紤]到軸的材料的經(jīng)濟(jì)性，材料依然選為正火處理的45鋼。根據(jù)夾具體和回轉(zhuǎn)體配合尺寸要求，設(shè)計軸2的主要尺寸如圖2-7所示：圖2-7 軸2尺寸圖2.7.3 主軸的設(shè)計根據(jù)主軸的承載情況，主要傳遞扭矩，屬于傳動軸?？紤]到軸的材料的經(jīng)濟(jì)性，本

36、次設(shè)計選用主軸的材料為正火處理的45鋼。根據(jù)箱體和回轉(zhuǎn)體配合尺寸要求，設(shè)計主軸的主要尺寸如圖2-8所示：圖2-8 主軸尺寸圖2.7.4 蝸桿軸的設(shè)計本次設(shè)計的蝸桿軸用于傳遞扭矩，通過齒輪副到蝸輪蝸桿，不需要承受彎矩，所以用到的為傳動軸。軸的材料的選擇，考慮到軸的材料的經(jīng)濟(jì)性，本次設(shè)計選用蝸桿軸的材料為正火處理的45鋼。根據(jù)箱體內(nèi)配合尺寸要求，設(shè)計蝸桿軸的主要尺寸如圖2-9所示：圖2-9 蝸桿軸的尺寸圖2.8 鍵聯(lián)接的選擇設(shè)計鍵聯(lián)接時，通常被聯(lián)接件的材料、構(gòu)造和尺寸已初步?jīng)Q定，聯(lián)接的載荷也已求得。因此可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點、使用要求和工作條件來選出鍵的類型，再根據(jù)軸徑從標(biāo)準(zhǔn)中選出鍵的截面尺寸。2.

37、8.1 鍵聯(lián)接的類型鍵主要用于軸和帶轂零件（如齒輪、蝸輪等），實現(xiàn)周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩的軸轂連接。其中，有些還能實現(xiàn)軸向固定以傳遞軸向力；有些則能構(gòu)成軸向動聯(lián)接。鍵的類型有平鍵、半圓鍵、斜鍵和花鍵，其各有特點。因其軸上鍵的作用是傳遞扭矩，并且要求一定的定心性，因此應(yīng)用平鍵連接就可以了。2.8.2 鍵聯(lián)接的尺寸（1）根據(jù)小齒輪上軸徑，小齒輪輪轂長度為，可查得鍵截面尺寸為：寬，高。參考轂長選鍵長。電機(jī)軸上的鍵同樣選擇這個尺寸。（2）根據(jù)主軸一段軸徑d=80mm，蝸輪輪轂長度為71mm，可查得鍵截面尺寸為：寬b=22mm,高h(yuǎn)=14mm。參考轂長選鍵長l=63mm。（3）根據(jù)主軸二段軸徑d=55mm，

38、回轉(zhuǎn)體與軸連接長度為65mm，可查得鍵截面尺寸為：寬b=16mm,高h(yuǎn)=10mm。參考轂長選鍵長l=50mm。（4） 根據(jù)軸1軸徑d=60mm，分度盤輪轂長度為30mm，可查得鍵截面尺寸為：寬b=18mm,高h(yuǎn)=11mm。參考轂長選鍵長l=28mm。（5）根據(jù)軸2軸徑d=65mm，分度齒輪輪轂長度為60mm，可查得鍵截面尺寸為：寬b=18mm,高h(yuǎn)=11mm。參考轂長選鍵長l=56mm。2.9 軸承的選擇滾動軸承它是現(xiàn)代的機(jī)器中被廣泛應(yīng)用得部件之一，它是依靠那些主要元件之間的滾動接觸來支撐零件的轉(zhuǎn)動的。與那些滑動軸承比較,滾動軸承的摩擦力較小，它的功率消耗較少，啟動要容易等的優(yōu)點。而且常用的那

39、些滾動軸承它們絕大多數(shù)的已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)化了，因此在使用滾動的軸承時，我們只需要根據(jù)實際工作條件來正確的選擇軸承得尺寸和類型，驗算軸承的承載的能力。以及與軸承之間的安裝、潤滑、調(diào)整、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計”問題。2.9.1 軸承的類型軸承是支承軸頸的部件，有時也用來支承軸上的回轉(zhuǎn)零件。按照承受載荷的方向，軸承可分為徑向軸承和推力軸承兩類。軸承上的反作用力與軸中心線垂直的稱為徑向軸承；與軸中心線方向一致的稱為推力軸承。根據(jù)軸承工作的摩擦性質(zhì)，又分為滾動軸承和滑動軸承兩類。本次設(shè)計中要采用的是滾動軸承。滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，應(yīng)用廣泛，安裝、維修方便，價格也比較便宜。滾動軸承主要由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持

40、架組成，內(nèi)圈和外圈分別與軸頸及軸承座孔裝配在一起。本次設(shè)計中齒輪傳動采用的是直齒圓柱齒輪傳動，無軸向力存在，所以軸承選用主要考慮的是蝸桿傳動。蝸桿與小齒輪在同一軸上，整個軸存在軸向力，所以選用圓錐滾子軸承承受軸向力；蝸輪所在的軸需要承受蝸輪、工作臺和工件的重力，軸上所受軸向力方向應(yīng)該與重力方向相反，承受較大的軸向載荷，而且需要對中精度高，因此選擇推力球軸承，并用圓錐滾子軸承固定。電機(jī)軸連接直齒圓柱齒輪無軸向力，才用深溝球軸承。而軸1和軸2在鉆孔過程承受較小的軸向力，故采用圓錐滾子軸承?？紤]到整個回轉(zhuǎn)系統(tǒng)工作時轉(zhuǎn)速不是很高，不間斷工作，溫度也不是很高。故采用脂潤滑，而箱體內(nèi)部蝸桿軸的轉(zhuǎn)速相對較高

41、，故采用油潤滑。 2.9.2 軸承的尺寸軸承的基本代號包括三項內(nèi)容：類型代號、尺寸系列代號和內(nèi)徑代號。(1) 支持蝸桿回轉(zhuǎn)的軸徑為20mm，滾動軸承為圓錐滾子軸承，因此軸承的代號為30204；(2) 電機(jī)軸的直徑為20mm，滾動軸承為深溝球軸承，因此軸承的代號為6004；(3) 主軸上的軸徑分別為50mm和80mm，滾動軸承為圓錐滾子軸承，軸承的代號分別為30210和30216；(4) 推力球軸承采用內(nèi)徑加大版的51410，內(nèi)徑加大到390mm；(5) 軸1和軸2的軸徑為90mm，滾動軸承為圓錐滾子軸承，因此軸承的代號為30218。2.9.3 軸承的密封裝置軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，鐵

42、屑和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類。此處，采用接觸式密封，氈圈密封圈。軸1和軸2處主要防止鐵屑進(jìn)入；故采用簡易密封環(huán)便可。氈圈密封圈靠槽的擠壓作用而套緊在軸上，以便起密封作用。3 工作臺控制系統(tǒng)設(shè)計3.1 控制系統(tǒng)元器件選擇3.1.1 單片機(jī)選擇單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超級大的規(guī)模的集成電路的技術(shù)把那些具有數(shù)據(jù)的處理能力得只讀的存儲器ROM、中央級處理器CPU、隨機(jī)的存儲器RAM、多種I/O口以及中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等的功能，集成到一小塊硅片上并構(gòu)成一個小且完善得計算機(jī)的系統(tǒng)?？紤]到本次設(shè)計所用的功能和經(jīng)濟(jì)性，選用ATMEL的AT

43、89C55單片機(jī)。在AT89C55單片機(jī)是一種低功耗的，高性能的CMOS 8位單片機(jī)具有20K字節(jié)的閃存和可擦除可編程只讀的存儲器。該設(shè)備的生產(chǎn)采用Atmel的高密度非易失性內(nèi)存技術(shù)和兼容與業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)80C51指令集和引腳。片上閃存允許程序存儲器重新編程在系統(tǒng)或傳統(tǒng)的非易失性內(nèi)存程序員。通過將通用的8位閃存的單片上的CPU芯片，AT89C55單片機(jī)是一個強(qiáng)大的微型計算機(jī)提供了一個高度靈活和成本有效解決許多嵌入式控制應(yīng)用。AT89C55單片機(jī)提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：閃存，256內(nèi)存，32個I / O線，3個字節(jié)，16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行口，片上振蕩器，時鐘電路。此外，

44、AT89C55單片機(jī)的設(shè)計靜態(tài)邏輯操作頻率下降到零，并支持兩種軟件可選的節(jié)電模式。該空閑模式停止CPU的工作，而RAM，定時器/計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)作。掉電模式保存RAM內(nèi)容但凍結(jié)振蕩器，禁用所有其他芯片的功能直到下一個硬件復(fù)位。低電壓選項節(jié)省能源和一個2.7伏電源供電。AT89C55單片機(jī)芯片引腳如圖3-1所示。圖 3-1 AT89C55單片機(jī)芯片引腳3.1.2 I/0接口芯片選擇I/O接口是一電子電路(以IC芯片或接口板形式出現(xiàn) ),其內(nèi)有若干專用寄存器和相應(yīng)的控制邏輯電路構(gòu)成。它是CPU和I/O設(shè)備之間交換信息的媒介和橋梁。本次設(shè)計所需功能考慮，選用的是intle 8279可

45、編程I/O接口芯片。8279可用作單片機(jī)的可編程通用鍵盤與顯示器接口，可以為64鍵的接觸式按鍵陣列提供掃描接口，也可以用到類似霍爾效應(yīng)或者鐵氧體變形體的傳感器的列陣或一個選通的接口的鍵盤。鍵的按撳可以是二鍵閉鎖的也可以是N鍵巡回，可以自動的消除按鍵抖動，按鍵輸入編碼被選通送入8字符的FIFO先進(jìn)先出緩沖器中。若送入的字符多于8個，將越限制標(biāo)志置“1”，按鍵輸入時間CPU發(fā)出中斷信號。顯示部分能為發(fā)光的二極管，白熾燈，七段的顯示器，液晶顯示器等能提供掃描顯示的接口。8279是具有一個18X8顯示器的RAM，它也可以組成兩支16X4的RAM。CPU可以讀寫RAM。無論是右端送入方式還是左端送入方式

46、都能由8279實現(xiàn)，顯示RAM有自動加1的功能。Intle 8279芯片引腳如圖3-2所示。圖 3-2 Intel 8279芯片引腳3.1.3 存儲器選擇存儲器是單片機(jī)系統(tǒng)中的記憶裝置，用來存放程序和數(shù)據(jù)。更確切地說，存儲器是存放二進(jìn)制編碼信息的硬件裝置。從不同角度出發(fā)，存儲器有不同的分類方式。1）按工作時與CPU聯(lián)系密切程度分類可分為主存和輔存，或稱作內(nèi)存和外存。2）按存儲元件材料分類可分為半導(dǎo)體存儲器、磁存儲器及光存儲器。3）按存儲器讀寫工作方式分類可分為隨機(jī)存儲器RAM和只讀存儲器ROM。設(shè)計選用的單片機(jī)型號為AT89C55，本身RAM只有256內(nèi)存，所以需要外擴(kuò)RAM，常用的靜態(tài)RAM

47、芯片有6116、6264、62128、62256等，本次設(shè)計單片機(jī)選用的RAM為6264芯片。6264芯片的容量為8KB，即包含有65536個存儲元件，是28引腳雙列直插式芯片，采用CMOS工藝制造。RAM6264芯片引腳如圖3-3所示。圖 3-3 RAM6264芯片引腳3.1.4 譯碼器選擇譯碼器是組合邏輯電路中的一個重要的元器件，它可以分為顯示譯碼和變量譯碼兩類。變量譯碼一般是把一種較少輸入變?yōu)檩^多輸出的元器件，一般把它分為2n譯碼和8421BCD碼譯碼這兩類。顯示譯碼主要解決把二進(jìn)制數(shù)顯示成對應(yīng)的十、或者十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換的功能，一般其可分為驅(qū)動LCD和驅(qū)動LED兩大類。譯碼是編碼的逆過程，

48、在編碼時，每一種二進(jìn)制代碼，都賦予了特定的含義，即都表示了一個確定的信號或者對象。本次控制電路用到的譯碼器有兩處，一處為AT89C55單片機(jī)與外擴(kuò)RAM6264之間所以的譯碼器，還有一處為Intel 8279I/O控制芯片和鍵盤顯示器之間的譯碼器。譯碼器型號選用為74LS138譯碼器，74LS138譯碼器為3 線8 線譯碼器，共有 54/74S138和 54/74LS138 兩種線路結(jié)構(gòu)型式。其工作原理如下：當(dāng)一個選通端（E3）為高電平，另兩個選通端（E1)和/(E2)）為低電平時，可將地址端（A0、A1、A2）的二進(jìn)制編碼在一個對應(yīng)的輸出端以低，電平譯出。74LS138譯碼器引腳如圖3-4所

49、示。圖 3-4 74LS138譯碼器引腳3.1.5 地址鎖存器選擇地址的鎖存器它就是一個暫存器，它會根據(jù)控制的信號狀態(tài)，將總線上的那些地址代碼能暫存起來，當(dāng)微型處理器和存儲器開始交換彼此信號時，首先通過CPU發(fā)出的存儲器的地址，同時會發(fā)出一個允許鎖存的信號ALE來給鎖存器，當(dāng)鎖存器收到該信號之后將數(shù)據(jù)/地址總線上得地址鎖存到總線上，這樣隨后才能夠傳輸相應(yīng)的數(shù)據(jù)。本次地址鎖存器采用型號為74LS373。共有8個輸入端D1D8及8個輸出端Q1Q8，當(dāng)三態(tài)端OE為有效的低電平時，74LS373的G端為輸人的選通端。使能端G為有效的高電平的時候，輸出會跟隨輸入的變化；當(dāng)G1的時候，鎖存器是處于透明的工

50、作狀態(tài)。即鎖存器輸出狀態(tài)會隨數(shù)據(jù)端變化來變化，即腳1=Di(I=1，2，8)。當(dāng)G端由1變0時，數(shù)據(jù)會被鎖存了起來。此時的輸出端Qi不再隨著輸入的變化而發(fā)生變化，而會一直保持著鎖存前值不變。G端(或STB端)可直接和單片機(jī)的鎖存控制信號端ALE相連，在ALE的下降沿進(jìn)行地址鎖存。74LS373地址鎖存器引腳如圖3-5所示。圖 3-5 74LS373地址鎖存器引腳3.2 控制系統(tǒng)電路設(shè)計3.2.1 主控器電路設(shè)計本次主控電路元器件有單片機(jī)AT89C55，地址鎖存器74LS373，譯碼器74LS138和數(shù)據(jù)存儲器6264組成。單片機(jī)主控電路接法如圖3-6所示， AT89C55的P0.0-P0.7和

51、74LS373的D0-D7還有6264的Q0-Q7相連， P2.5-P2.7接74LS373的ABC，P1.0-P1.4分別和2個脈沖分配器的EO,R相連，周期輸出信號ALE與74LS373的GND相連，WR，RD分別和6264的WE,DE相連；74LS373的Q0-Q7與6264的A0-A7相連，Y2與CS16264相連；時鐘電路與AT89C55的XTAL1、XTAL2相連。圖3-6 單片機(jī)主控制電路圖3.2.2 I/ O 接口電路設(shè)計I/O接口擴(kuò)展電路由AT89C55單片機(jī)， INTEL8279I/O接口芯片，74LS138譯碼器, 75451位驅(qū)動,28鍵盤和6位8段LED元器件組成。I

52、/O接口擴(kuò)展電路設(shè)計接法如圖3-7所示，AT89C55的P0.1-P0.7接8279的D0-D7，P2.6接8279的CS，周期輸出信號ALE直接接到8279的時鐘端CLK，INT1接8279的中斷請求線IRQ,WR,RD分別和8279的WR,RD相連，P2.7與8279的A0相連。8279外接28鍵盤，6位8段LED，8279的回送輸入線接鍵盤列線，選用外部譯碼方式，掃描線SL0-SL2為3位計數(shù)器輸出信號，由74LS138譯碼器譯出8位選擇線Y0-Y7，接上4個75451位驅(qū)動，再接上鍵盤的行線，和LED的公共極。OUTB0-OUTB3,OUTA0-OUTA3相當(dāng)于8段數(shù)據(jù)輸出口。圖3-7

53、 I/O接口擴(kuò)展電路圖結(jié) 論本課題設(shè)計了旋轉(zhuǎn)鉆夾具回轉(zhuǎn)工作臺，按照以下面方案步驟進(jìn)行設(shè)計。（1）旋轉(zhuǎn)鉆夾具回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計方案。主要由工作臺的機(jī)械傳動設(shè)計方案和控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。工作臺的機(jī)械傳動設(shè)計方案主要是根據(jù)工作臺的功能選擇傳動的方式，有齒輪傳動和蝸桿傳動等選擇?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計方案主要是根據(jù)工作的功能選擇單片機(jī)，鍵盤顯示控制芯片，數(shù)據(jù)儲存器等元件。（2）旋轉(zhuǎn)鉆夾具回轉(zhuǎn)工作臺傳動系統(tǒng)設(shè)計。主要包括工作臺總體參數(shù)的設(shè)計和部分機(jī)械參數(shù)設(shè)計。工作臺總體參數(shù)的設(shè)計主要為系統(tǒng)傳動比，工作回轉(zhuǎn)速度等參數(shù)的設(shè)計，而工作臺部分機(jī)械參數(shù)包括工作臺外形尺寸設(shè)計，夾緊方式的選擇，步進(jìn)電機(jī)的選擇，氣缸的選擇，齒輪

54、傳動尺寸參數(shù)設(shè)計，蝸桿傳動尺寸參數(shù)設(shè)計，軸的尺寸參數(shù)設(shè)計，軸承的選擇和鍵的選擇等。（3）旋轉(zhuǎn)鉆夾具回轉(zhuǎn)工作臺控制系統(tǒng)設(shè)計。主要包括單片機(jī)主控電路設(shè)計，I/0擴(kuò)展電路設(shè)計，步進(jìn)電機(jī)接口電路設(shè)計和鍵盤顯示電路設(shè)計四大部分。（4）旋轉(zhuǎn)鉆夾具回轉(zhuǎn)工作臺的圖紙設(shè)計。圖紙設(shè)計包括旋轉(zhuǎn)鉆夾具回轉(zhuǎn)工作臺裝配圖設(shè)計，夾具體零件圖設(shè)計，回轉(zhuǎn)體零件圖設(shè)計，蝸桿軸和主軸零件圖設(shè)計，齒輪傳動零件圖設(shè)計和蝸輪蝸桿的零件圖設(shè)計。最終通過老師的指導(dǎo)和自己的努力，設(shè)計出的旋轉(zhuǎn)鉆夾具回轉(zhuǎn)工作臺實現(xiàn)了操作方便，分度精度高，加工效率大大提高等現(xiàn)實性問題。當(dāng)然不足就是加工的零件有所限制，只有類似本次多面加工的零件使用這種旋轉(zhuǎn)鉆夾具才有上面所述的優(yōu)勢。比較具有局限性。附 錄摘要: